(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリンダと、
当該シリンダの内部をシリンダヘッドの側の加減圧室と、前記加減圧室と反対側の駆動室とに仕切りつつ、シリンダの内部で往復作動自在に設けられたピストンと、
前記ピストンの往復作動時に前記加減圧室への流体の流れを制御するように前記シリンダヘッドに設けられた弁ユニットとを備え、
前記弁ユニットが、前記加減圧室の流体を加減圧対象に作用させる制御空間と、前記加減圧室と外部空間との間で流体を給排する給排空間とを有しており、
前記駆動室と外部空間とに亘り、且つ、前記駆動室から前記外部空間への流体の排出及び前記外部空間から前記駆動室への流体の流入を許容する通気経路と、前記弁ユニットの吸気空間とは異なる排気空間として用いられる前記給排空間に接続する流体経路とを備え、この流体経路が前記通気経路の中間位置の合流空間で合流し、この合流空間に流体フィルタが設けられる流体ポンプ。
【請求項２】
前記弁ユニットが、前記ピストンの吸気方向への作動時にのみ開放して前記加減圧対象としての負圧作用対象から前記加減圧室に対し前記流体としての空気を吸引するために前記制御空間に配置された吸気弁と、前記ピストンの排気方向への作動時にのみ開放して前記加減圧室に対し前記流体としての空気を送り出すために前記給排空間に配置された排気弁とを備えることにより前記加減圧室に負圧を作り出すように構成されると共に、
前記排気弁から前記合流空間に空気を送り出す排気経路が前記流体経路として構成されている請求項１記載の流体ポンプ。
【請求項３】
前記合流空間を形成する経路ブロックが備えられ、この経路ブロックの底壁に当該経路ブロックの内部空間と前記外部空間とを連通させる開放口が穿設され、前記底壁の上面が前記開放口に近い位置ほど低いレベルとなる傾斜姿勢で形成されている請求項１又は２に記載の流体ポンプ。
【請求項４】
前記開放口を中心として、この開放口を取り囲む環状領域に、前記底壁の上面から立ち上がる姿勢の複数の縦壁を形成し、これらの縦壁で取り囲まれる領域で前記合流空間が形成され、この合流空間の外側位置に前記流体経路と前記通気経路とが連通している請求項３記載の流体ポンプ。
【請求項５】
前記経路ブロックの前記底壁の下面側で前記開放口を取り囲む位置に筒状体が下方に向けて突設されている請求項３又は４記載の流体ポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ピストンの作動により流体の給排を行う流体ポンプに関し、詳しくは、ピストンに連結するコネクションロッドやクランク機構等が配置された駆動室に対する流体の給排を管理する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
流体ポンプの一例として、特許文献１にはシリンダの内部に往復移動自在にピストンを備え、モータの駆動力をクランク機構により往復作動に変換してピストンに伝える駆動手段を備え、シリンダヘッドには吸気弁と排気弁とを有するバルブボディを備えた真空ポンプが示されている。
【０００３】
この特許文献１では、クランク機構を収容する駆動室（文献ではクランク室）に隣接する位置にケースが配置され、このケースの内部空間（文献では機器室）に対しバルブボディの排出ガスを供給する排出ガス流路がシリンダ壁内に形成されている。駆動室とケースの内部空間（機器室）とが駆動室側排気ポートにより連通し、ケースには内部空間の排出ガスを大気へ放出する緩和室側排気ポートが形成されている。これにより、ピストンの作動時には排出ガスが、排出ガス流路、クランク室、駆動室側排気ポート、機器室、緩和室側排気ポートに順次流れることで外部に排出され、排出時の脈動圧の変化を抑制して排気騒音を抑制する。
【０００４】
また、流体ポンプの一例として、特許文献２には、シリンダの内部に往復移動自在にピストンを備え、シリンダの上部のシリンダヘッドにバルブ組付体を備え、シリンダの下部にクランクケースを備え、このクランクケースの内部に備えたクランク機構としてクロススライダクランク機構とピストンとがピストンロッドにより連結された構成のコンプレッサ（空気圧縮機）が示されている。
【０００５】
この特許文献２では、シリンダ下部の支持部材に空気通路が形成され、この空気経路に密封チャンバが接続する構成（文献中の図５）、あるいは、この空気経路にエアーフィルタが接続する構成（文献中の図６、図９など）が示されている。これらの構成では、ピストンの作動によりピストンの下側（シリンダヘッドと反対側）の空間の圧力が低下した場合には、チャンバの空気を吸入する、あるいは、エアーフィルタ（文献ではエアクリーナ）透して外部の空気を吸入し、これとは逆に、ピストンの作動によりピストンの下側の空間の圧力が上昇した場合には、この空間の空気を密封チャンバに送り出す、あるいは、エアーフィルタを透して外部に送り出す作動が行われる。このような構成から、作動動力の軽減を図り、シリンダ内の温度上昇を抑制している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１１−７１１８号公報
【特許文献２】特開平１０−２６６９６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ピストンの作動によりピストンヘッド側の空間に流体を給排する流体ポンプでは、ピストンの往復作動時にピストンヘッドの反対側の駆動室（クランク機構等が配置された空間）においても圧力が変動することになり、この駆動室が密封された空間である場合には、駆動室の圧量変動がアクチュエータの駆動負荷として作用する。
【０００８】
この不都合を解消するため、特許文献１、あるいは、特許文献２に記載されるように駆動室に対して外部から流体の給排を行えるように構成することが有効と考えられる。特に、特許文献１に記載される真空ポンプの構成では、ピストンの排気方向への作動時にシリンダヘッド側の空間からの排気を駆動室に導くことが流体の流れに無駄がなく、特許文献２に記載されるコンプレッサ（空気圧縮機）の構成（文献中の図６、図９に示される構成）ではピストンの吸気方向への作動時に駆動室の流体の一部をシリンダに供給するため流体の流れに無駄がない。このような構成を採用することでピストンを駆動する電動モータの負荷が軽減する。
【０００９】
しかしながら、ピストンの作動により流体の給排を行う流体ポンプにおいて負圧状態に達した駆動室に流体が吸入される場合に、その流体に塵埃や湿気が含まれていると、駆動系の作動不良を招くことや、腐食を招くことがあり改善の余地がある。
【００１０】
本発明の目的は、ピストンを駆動する駆動室に対する流体の給排により駆動負荷の軽減を図りながら、駆動室に対する塵埃や湿気の吸引を抑制し得る流体ポンプを合理的に構成する点にある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の特徴は、シリンダと、当該シリンダの内部をシリンダヘッドの側の加減圧室と、前記加減圧室と反対側の駆動室とに仕切りつつ、シリンダの内部で往復作動自在に設けられたピストンと、前記ピストンの往復作動時に前記加減圧室への流体の流れを制御するように前記シリンダヘッドに設けられた弁ユニットとを備え、前記弁ユニットが、前記加減圧室の流体を加減圧対象に作用させる制御空間と、前記加減圧室と外部空間との間で流体を給排する給排空間とを有しており、前記駆動室と外部空間とに亘り、且つ、前記駆動室から前記外部空間への流体の排出及び前記外部空間から前記駆動室への流体の流入を許容する通気経路と、前記弁ユニットの吸気空間とは異なる排気空間として用いられる前記給排空間に接続する流体経路とを備え、この流体経路が前記通気経路の中間位置の合流空間で合流し、この合流空間に流体フィルタが設けられる点にある。
【００１２】
この構成によると、ピストンが排気方向に作動して駆動室が負圧状態に達した場合には、駆動室に対して通気経路からの流体が流体フィルタで濾過された状態で吸引され、これと同時に、合流空間に接続する流体経路からの流体も駆動室に吸引される。これとは逆に、ピストンが吸気方向に作動して駆動室が加圧状態に達した場合には、駆動室の流体が通気経路から流体フィルタで濾過された状態で外部空間に送り出され、これと同時に、合流空間に接続する流体経路に対して駆動室の流体の一部が送られる。
その結果、ピストンを駆動する駆動室に対する流体の給排により駆動負荷の軽減を図りながら、駆動室に対する塵埃や湿気の吸引を抑制し得る流体ポンプが構成された。特に、この構成では、ピストンの作動時には駆動室の圧力変動に伴い給排音が発生するものであるが、駆動室に通気経路と流体経路とが接続しているので、これらの空間の空気圧の急激な変動を抑制して騒音低減の効果を奏する。
【００１３】
本発明は、前記弁ユニットが、前記ピストンの吸気方向への作動時にのみ開放して前記加減圧対象としての負圧作用対象から前記加減圧室に対し前記流体としての空気を吸引するために前記制御空間に配置された吸気弁と、前記ピストンの排気方向への作動時にのみ開放して前記加減圧室に対し前記流体としての空気を送り出すために前記給排空間に配置された排気弁とを備えることにより前記加減圧室に負圧を作り出すように構成されると共に、前記排気弁から前記合流空間に空気を送り出す排気経路が前記流体経路として構成されても良い。
【００１４】
これによると、ピストンが吸気方向に作動した場合には、負圧作用対象からの空気を吸気弁を介して加減圧室に吸引すると共に、駆動室の圧力上昇に伴い駆動室の空気が通気経路から外部空間に送り出される。これとは逆に、ピストンが排気方向に作動した場合には、排気弁が開放して加減圧室の空気を流体経路としての排気経路に送り出す。この作動時には駆動室が負圧になるため、外部空間の空気が通気経路から流体フィルタで濾過された状態で駆動室に吸引されると共に、この通気経路に合流する流体経路からの空気が駆動室に吸引される。つまり、駆動室に外部空間から吸引される空気は必ず流体フィルタで濾過され、塵埃や湿気が除去されることになり、この吸引時には加減圧室から排気経路に送られる空気の一部を合流空間を介して駆動室に吸引するので、ピストンに作用する負荷を軽減しながら外部空間から吸引する空気の量を低減できる。
【００１５】
本発明は、前記弁ユニットが、前記ピストンの排気方向への作動時にのみ開放して前記加減圧対象としての加圧対象に前記加減圧室から前記流体としての空気を供給するため前記制御空間に配置された排気弁と、前記ピストンの吸気方向への作動時にのみ開放して前記加減圧室に前記流体としての空気を吸引するため前記給排空間に配置された吸気弁とを備えることにより前記加減圧室に加圧空気を作り出すように構成されると共に、前記流体フィルタを介して吸引した流体を前記吸気弁に供給する吸気経路が前記流体経路として構成されても良い。
【００１６】
これによると、ピストンが吸気方向に作動した場合には、外部空間の空気が流体フィルタで濾過された状態で合流空間から流体経路としての吸気経路から加減圧室に供給されると共に、駆動室の空気が通気経路から合流空間に送り出され、この合流空間に送られた空気の一部が吸気経路に送られる。これとは逆に、ピストンが排気方向に作動した場合には、加圧対象に対して加減圧室からの空気を排気弁を介して供給すると共に、この作動時には駆動室が負圧になるため、外部空間の空気が通気経路から流体フィルタで濾過された状態で駆動室に吸引され、吸気経路の空気の一部も駆動室に吸引される。
【００１７】
本発明は、前記合流空間を形成する経路ブロックが備えられ、この経路ブロックの底壁に当該経路ブロックの内部空間と前記外部空間とを連通させる開放口が穿設され、前記底壁の上面が前記開放口に近い位置ほど低いレベルとなる傾斜姿勢で形成されても良い。
【００１８】
これによると、経路ブロックの内部に水滴が発生した場合には、この水滴が底壁の上面の傾斜に沿って流れることにより、開放口に達し、この開放口から経路ブロックの外部に容易に排出される。
【００１９】
本発明は、前記開放口を中心として、この開放口を取り囲む環状領域に、前記底壁の上面から立ち上がる姿勢の複数の縦壁を形成し、これらの縦壁で取り囲まれる領域で前記合流空間が形成され、この合流空間の外側位置に前記流体経路と前記通気経路とが連通しても良い。
【００２０】
これよると、複数の縦壁に取り囲まれる空間に流体フィルタを挿入する等、流体フィルタを、縦壁によって移動が規制される状態で容易に配置できる。
【００２１】
本発明は、前記経路ブロックの前記底壁の下面側で前記開放口を取り囲む位置に筒状体が下方に向けて突設されても良い。
【００２２】
これによると、経路ブロックの底壁に水滴が付着した場合にも、その水滴が開放口の方向へ移動する現象を筒状体が阻止することになり、その水滴が凍結した場合にも凍結により開放口における流体の流れを阻害されることはない。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】第１実施形態の真空ポンプの断面図である。
【図２】経路ブロックの上面からの斜視図である。
【図３】経路ブロックの下面からの斜視図である。
【図４】経路ブロックの縦断側面図である。
【図５】第１実施形態のピストンが排気方向と吸気方向とに移動する際のピストンリングと連通孔との位置関係を示す断面図である。
【図６】第２実施形態のコンプレッサの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明の第１実施形態を図面に基づいて説明する。
〔基本構成〕
図１に示すように、シリンダ１の内部に往復移動自在にピストン２を備え、このピストン２を基準にしてシリンダヘッド側に加減圧室Ａを備え、ピストン２を基準にして加減圧室Ａと反対側にピストン２に駆動力を伝えるクランク機構Ｃを収容した駆動室Ｂを備えることにより流体ポンプとしてのレシプロ型の真空ポンプが構成されている。
【００２５】
この真空ポンプは、自動車のブレーキブースター（図示せず）の負圧源として使用されるものであり、ピストン２を吸気方向（図１で右側）に作動させることにより、加減圧室Ａに負圧を作り出し、ピストン２を排気方向（図１で左側）に作動させることにより、流体としての空気を加減圧室Ａから外部に排出する。尚、この真空ポンプは自動車に使用されるものに限らず、負圧を必要とする他の機器にも使用可能であり、流体として空気以外のガスを対象にしても良い。
【００２６】
〔具体構成〕
この真空ポンプは、シリンダ１の一方の端部（シリンダヘッド側）に弁ユニットＶを配置することにより、この弁ユニットＶとピストン２との間に加減圧室Ａが形成される。また、シリンダ１の他方の端部側にポンプハウジング３を配置し、このポンプハウジング３の内部空間によって駆動室Ｂが形成される。
【００２７】
ポンプハウジング３に電動モータ４が備えられ、この電動モータ４の出力軸４Ａと一体的に回転するクランクアーム５にコネクティングロッド６の基端を連結し、このコネクティングロッド６の先端にピストン２が連結している。このようにクランク機構Ｃは、クランクアーム５とコネクティングロッド６とを備えて構成されている。この構成から、電動モータ４の出力軸４Ａの回転駆動力をクランク機構Ｃが往復作動力に変換してピストン２に伝え、このピストン２を往復作動させる。
【００２８】
駆動室Ｂは、ポンプハウジング３において側方に開放する空間をプレート状の閉塞部材７で閉塞した構造を有しており、閉塞部材７には通気口７Ａが穿設されている。この通気口７Ａと連通する内部空間を有する経路ブロック１５が閉塞部材７の外側の下面に配置され、この経路ブロック１５と閉塞部材７とが固定ボルト８によりポンプハウジング３に連結固定されている。また、経路ブロック１５の内部空間に連通する筒状部１６が弁ユニットＶの方向に突設されている。
【００２９】
弁ユニットＶは、弁ボディ２１の吸気空間２１Ａ（制御空間の一例）と連通する部位に吸気弁２２を備え、この弁ボディ２１の排気空間２１Ｂ（給排空間の一例）と連通する部位に排気弁２３を備えている。また、この弁ユニットＶは、吸気空間２１Ａと排気空間２１Ｂとを外部から隔絶するカバープレート２４を備え、このカバープレート２４には外部のブレーキブースター（加減圧対象の一例）に負圧を作用させるチューブ２５が接続している。吸気弁２２は、樹脂のように柔軟に変形し得る素材を用いて構成され、空気の流れを阻止する場合には外周のリップ部が弁ボディ２１に密着し、空気の流れを許す場合にはリップ部が弁ボディ２１から浮き上がり空気の流れを許す空間を形成する。また、排気弁２３は、バネ２３Ｓで閉塞方向に付勢される構成を有しており、空気の流れを阻止する場合にはバネ２３Ｓの付勢力により外周が弁ボディ２１に密着し、空気の流れを許す場合には、バネ２３Ｓの付勢力に抗して外周部分が弁ボディ２１から浮き上がり空気の流れを許す空間を形成する。尚、吸気弁２２と排気弁２３として、バネで閉じ方向に付勢されたボールやポペット等を用いることや、ヒンジによって作動する板状の部材を用いても良い。
【００３０】
弁ボディ２１には、排気空間２１Ｂに連通する筒状の突出部２６がポンプハウジング３の方向に向けて突設されている。この突出部２６と筒状部１６とを連通状態で接続する筒状の接続管９が備えられ、この接続管９は、一端を突出部２６に外嵌し、他端を筒状部１６とに外嵌する形態で備えられる。
【００３１】
弁ユニットＶは、弁ボディ２１とカバープレート２４との貫通孔に挿通する連結ボルト１０の先端をポンプハウジング３の雌ネジ部に螺合させる形態でポンプハウジング３に連結している。この連結は複数の連結ボルト１０により行われるものであり、連結時に弁ユニットＶとポンプハウジング３との間にシリンダ１を挟み込み、弁ユニットＶと経路ブロック１５との間に接続管９を挟み込むことで、これらが一体化される。
【００３２】
通気口７Ａから経路ブロック１５の内部空間を通過し、経路ブロック１５の外面に穿設された開放口１５Ｈに亘って通気経路Ｆが形成されている。また、弁ボディ２１の排気空間２１Ｂから接続管９を介して経路ブロック１５の内部空間に亘って排気経路として機能する流体経路Ｅが形成されている。この流体経路Ｅは、通気経路Ｆの中間位置に形成された合流空間Ｇで合流しており、この合流空間Ｇにエアーフィルタ１７（流体フィルタの一例）が備えられている。
【００３３】
この真空ポンプは図１に示す如く、電動モータ４を上部に配置し、経路ブロック１５を下側に配置した姿勢で使用するように設計されている。経路ブロック１５は、図２〜図４に示すように、円形の底壁１５Ａと、この外周に連なる円筒壁１５Ｂとを有するブロック本体の上部位置に側方に張り出すフランジ体１５Ｃを一体形成した構成を有している。フランジ体１５Ｃには固定ボルト８が挿通するボルト孔１５Ｄが形成され、ブロック本体を取り囲む位置にシール１９を収容するシール溝１５Ｅが形成されている。
【００３４】
底壁１５Ａの中心位置には、経路ブロック１５の内部空間と外部空間とを連通させる開放口１５Ｈが穿設され、この底壁１５Ａの上面が、開放口１５Ｈに近い位置ほど低いレベルとなる傾斜姿勢で形成されている。この底壁１５Ａの上面で開放口１５Ｈを取り囲む環状領域に底壁１５Ａから立ち上がる姿勢の複数の縦壁１５Ｆが底壁１５Ａと一体的に形成されている。この複数の縦壁１５Ｆと底壁１５Ａとに連結する補強リブ１５Ｇが開放口１５Ｈを中心にして放射状に伸びる姿勢で形成されている。複数の縦壁１５Ｆ同士の隙間部分には、底壁１５Ａの上面の傾斜に沿って水を流すことが可能となる。この縦壁１５Ｆの縦方向の寸法は、経路ブロック１５のフランジ体１５Ｃの上面から底壁１５Ａまでの距離より短く設定されている。
【００３５】
図３に示すように、底壁１５Ａの下面側で開放口１５Ｈを取り囲む位置に円筒状で下方に突出する筒状体１５Ｌが底壁１５Ａと一体的に形成され、この筒状体１５Ｌと底壁１５Ａの下面とに連結するリブ体１５Ｍが開放口１５Ｈを中心にして放射状に伸びる姿勢で形成されている。
【００３６】
この経路ブロック１５の側壁に前述した筒状部１６が形成され、この筒状部１６が、底壁１５Ａと円筒壁１５Ｂとで成るブロック本体の内部空間に連通している。また、この経路ブロック１５を閉塞部材７に連結した状態で、閉塞部材７に穿設された通気口７Ａがブロック本体の内部空間に連通するように構成されている。
【００３７】
特に、経路ブロック１５の内部空間のうち縦壁１５Ｆに取り囲まれる空間によってエアーフィルタ１７が備えられるフィルタ空間が形成され、このフィルタ空間を取り囲むドーナツ状となる空洞型のサイレンサ１８が形成されている。このサイレンサ１８を構成するサイレンサ空間とフィルタ空間とを併せて合流空間Ｇが形成されている。尚、フィルタ空間は、通気経路Ｆのうち合流空間Ｇの外部空間側（フィルタ空間より開放口１５Ｈに近い側）の経路中に形成されている。サイレンサ１８を構成するサイレンサ空間と、フィルタ空間とは、閉塞部材７の外壁と経路ブロック１５の内壁との間に形成されている。フィルタ空間には閉塞部材７の外壁と経路ブロック１５の内壁とに密接する状態でエアーフィルタ１７が備えられている。このエアーフィルタ１７は除塵性能を有する羊毛フェルトや、紙材、ウレタンフォーム等が使用される。
【００３８】
つまり、経路ブロック１５は、流体経路Ｅと通気経路Ｆと合流空間Ｇとを構成する内部空間を有すると共に、エアーフィルタ１７による除塵、除湿を実現し、サイレンサ１８による消音を実現する。また、経路ブロック１５の底壁１５Ａが傾斜姿勢で形成されているため、内部で発生した水滴や、エアーフィルタ１７で除去された水を底壁１５Ａの上面に傾斜に沿って開放口１５Ｈの方向に流し、開放口１５Ｈから外部に排出する。
【００３９】
底壁１５Ａの下面側に筒状体１５Ｌを突設しているので、例えば、底壁１５Ａの下面に水滴が付着して凍結する環境においても、この水滴が開放口１５Ｈの付近で凍結する不都合を解消して開放口１５Ｈの通気性を良好に維持できるように構成されている。尚、筒状体１５Ｌの下方への突出量を、固定ボルト８の頭部の下方への突出量より小さくすることで、この筒状体１５Ｌの破損を抑制するようにも構成されている。
【００４０】
〔ピストンリング〕
図５に示すように、ピストン２の外面の全周に環状溝２Ｇが形成され、この環状溝２Ｇの溝幅より狭い幅で、環状溝２Ｇの内部で幅方向（ピストン２の作動方向）に変位自在にピストンリング３０が嵌め込まれている。また、ピストン２の外周にはピストンガイドブッシュ３１が嵌め込まれ、シリンダ１の内周面にはピストンリング３０とピストンガイドブッシュ３１とが接触し、ピストン２の両端の外周がシリンダ１の内周面に接触しないように構成されている。環状溝２Ｇは、加減圧室側の第１側壁２Ｇａと駆動室側の第２側壁２Ｇｂと、これらに挟まれる位置の環状溝２Ｇの底部となる底壁２Ｇｃとを有している。ピストンリング３０は、内リング３０Ａと中間リング３０Ｂと外リング３０Ｃとの３種を重ね合わせた３重構造を有している。
【００４１】
内リング３０Ａは、ステンレス鋼で成りリング部にスリットが形成されている。中間リング３０Ｂと外リング３０Ｃとは４フッ化エチレン樹脂で成り、リング部にスリットが形成されている。尚、内リング３０Ａと中間リング３０Ｂと外リング３０Ｃとのスリットは環状溝２Ｇに嵌め込む際に内径の拡大を容易にするために一般的に形成されるものと変わりはない。また、内リング３０Ａのスリットに対し中間リング３０Ｂのスリットの位置を１８０度異なる位置に配置し、この中間リング３０Ｂのスリットの位置に対し外リング３０Ｃのスリットを１８０度異なる位置に配置することでシール性能の向上が図られている。
【００４２】
このピストンリング３０は、内リング３０Ａが半径を拡大する方向に付勢力を作用させており、この付勢力により外リング３０Ｃの外周をシリンダ１の内周面に接触させると共に、内リング３０Ａの内周面と環状溝２Ｇの底壁２Ｇｃとの間に隙間を形成している。
【００４３】
環状溝２Ｇの底壁２Ｇｃとピストン２の内部とを連通させる複数の連通孔２Ｔが形成され、この連通孔２Ｔは駆動室Ｂに連通している。そして、ピストン２が吸気方向へ作動した場合には、図５（ｂ）に示すように、ピストンリング３０が第１側壁２Ｇａの方向に変位して第１側壁２Ｇａに当接し、加減圧室Ａから連通孔２Ｔへの空気の流れを阻止する。これとは逆に、ピストン２が排気方向へ作動した場合には、図５（ａ）に示すように、ピストンリング３０が第２側壁２Ｇｂの方向に変位して第２側壁２Ｇｂに当接し、このピストンリング３０と第１側壁２Ｇａとの間に隙間を形成するため加減圧室Ａから連通孔２Ｔへの空気の流れを許す。
【００４４】
〔第１実施形態の作動形態〕
このような構成のため、ピストン２が吸気方向に作動する場合には、ピストンリング３０が第１側壁２Ｇａに当接（密接）する位置に変位するため加減圧室Ａから駆動室Ｂへの空気の流れが阻止される。このピストン２の作動により吸気弁２２が開放してチューブ２５からの空気を加減圧室Ａに吸引して負圧を作用させることになり、駆動室Ｂの空気が通気口７Ａから通気経路Ｆに送られ開放口１５Ｈからポンプ外に排出される。
【００４５】
また、ピストン２が排気方向に作動する際には、排気弁２３が開放して加減圧室Ａからの空気が流体経路Ｅに送られる。これと同時に、ピストンリング３０が第２側壁２Ｇｂに当接する位置に変位するため加減圧室Ａの空気がピストンリング３０と第１側壁２Ｇａとの間の隙間から連通孔２Ｔに送られる。この作動では駆動室Ｂが負圧状態に達するが、連通孔２Ｔから駆動室Ｂに空気が送り込まれるため負圧の程度は低く、通気口７Ａから駆動室Ｂに吸引される空気量は低減される。特に、通気口７Ａに空気を送る通気経路Ｆは合流空間Ｇにおいて流体経路Ｅ（排気経路）と合流しているため、通気経路Ｆに対して流体経路Ｅ（排気経路）からの空気を送ることが可能となり、負圧により駆動室Ｂに空気が吸引される場合でも、流体経路Ｅ（排気経路）の空気と、開放口１５Ｈで吸引された空気とが混合することになり、外気の吸引量を低減できる。尚、開放口１５Ｈから空気が吸引される場合にはエアーフィルタ１７で濾過された空気が吸引されることになるので、塵埃や湿気（水分）がエアーフィルタ１７で除去され駆動室Ｂに浸入することがない。
【００４６】
更に、排気方向にピストン２が作動する場合に、加減圧室Ａの空気が連通孔２Ｔを介して直接的に駆動室Ｂに流れるため、この駆動室Ｂが負圧化を抑制して駆動負荷の変動を少なくして電動モータ４の駆動トルクを安定させる。また、電動モータ４を一定の負荷で駆動することにより電動モータ４に供給される電力を変動させず電動モータ４の耐久性が向上する。ピストン２の往復作動時には流体経路Ｅと通気経路Ｆとの空気が間歇的に流れ、圧力変動に伴い騒音を発生させるが、サイレンサ１８が騒音を抑制する。
【００４７】
尚、この第１実施の形態では、ピストン２に連通孔２Ｔを形成せず、ピストン２に対してピストンリング３０を単純に備えた構成を採用しても良い。
【００４８】
以下、本発明の第２実施形態を図面に基づいて説明する。
〔基本構成〕
図６に示すように、シリンダ１の内部に往復移動自在にピストン２を備え、このピストン２を基準にしてシリンダヘッド側に加減圧室Ａを備え、ピストン２を基準にして加減圧室Ａと反対側にピストン２に駆動力を伝えるクランク機構Ｃを収容した駆動室Ｂを備えることにより流体ポンプとしてのレシプロ型のコンプレッサが構成されている。
【００４９】
このコンプレッサは、ピストン２を吸気方向（図６で右側）に作動させることにより、流体としての空気を加減圧室Ａに吸入し、ピストン２を排気方向（図６で左側）に作動させることにより、流体としての加圧空気を加減圧室Ａから外部に排出する。尚、このコンプレッサでは流体として空気以外のガスを対象とするものでも良い。
【００５０】
〔具体構成〕
このコンプレッサは、第１実施形態と比較して弁ユニットＶの構成が異なり、ピストン２に連通孔２Ｔを備えていない点において構成が異なるものであるが、これ以外の構成は第１実施形態と共通している。
【００５１】
つまり、シリンダ１の一方の端部（シリンダヘッド側）に弁ユニットＶを配置することにより、この弁ユニットＶとピストン２との間に加減圧室Ａが形成されている。また、シリンダ１の他方の端部側にポンプハウジング３を配置し、このポンプハウジング３の内部空間によって駆動室Ｂが形成されている。
【００５２】
ポンプハウジング３に電動モータ４が備えられ、この電動モータ４の出力軸４Ａと一体的に回転するクランクアーム５にコネクティングロッド６の基端を連結し、このコネクティングロッド６の先端にピストン２が連結している。このようにクランク機構Ｃは、クランクアーム５とコネクティングロッド６とを備えて構成されている。
【００５３】
駆動室Ｂは、ポンプハウジング３において側方に開放する空間をプレート状の閉塞部材７で閉塞した構造を有しており、閉塞部材７には通気口７Ａが穿設されている。この通気口７Ａと連通する内部空間を有する経路ブロック１５が閉塞部材７の外側に配置され、この経路ブロック１５と閉塞部材７とが固定ボルト８によりポンプハウジング３に連結固定されている。また、経路ブロック１５の内部空間に連通する筒状部１６が、この経路ブロック１５から弁ユニットＶの方向に突設されている。
【００５４】
弁ユニットＶは、弁ボディ２１の吸気空間２１Ａ（給排空間の一例）と連通する部位に吸気弁２２を備え、この弁ボディ２１の排気空間２１Ｂ（制御空間の一例）と連通する部位に排気弁２３を備えている。また、この弁ユニットＶは、吸気空間２１Ａと排気空間２１Ｂとを外部から隔絶するカバープレート２４を備え、このカバープレート２４には外部の加圧対象（加減圧対象の一例）に加減圧室Ａから加圧空気を供給するチューブ２５が接続している。吸気弁２２は、ゴムや樹脂のように柔軟に変形し得る素材を用いて構成され、空気の流れを阻止する場合には外周のリップ部が弁ボディ２１に密着し、空気の流れを許す場合にはリップ部が弁ボディ２１から浮き上がり空気の流れを許す空間を形成する。また、排気弁２３は、バネ２３Ｓで閉塞方向に付勢される構成を有しており、空気の流れを阻止する場合にはバネ２３Ｓの付勢力により外周が弁ボディ２１に密着し、空気の流れを許す場合には、バネ２３Ｓの付勢力に抗して外周部分が弁ボディ２１から浮き上がり空気の流れを許す空間を形成する。
【００５５】
弁ボディ２１には、吸気空間２１Ａに連通する筒状の突出部２６がポンプハウジング３の方向に向けて突設されている。この突出部２６と筒状部１６とを連通状態で接続する筒状の接続管９が備えられ、この接続管９は、一端を突出部２６に外嵌し、他端を筒状部１６とに外嵌する形態で備えられる。
【００５６】
弁ユニットＶは、弁ボディ２１とカバープレート２４との貫通孔に挿通する連結ボルト１０の先端をポンプハウジング３の雌ネジ部に螺合させる形態でポンプハウジング３に連結している。この連結は複数の連結ボルト１０により行われるものであり、連結時に弁ユニットＶとポンプハウジング３との間にシリンダ１を挟み込み、弁ユニットＶと経路ブロック１５との間に接続管９を挟み込むことで、これらが一体化される。
【００５７】
通気口７Ａから経路ブロック１５の内部空間を通過し、経路ブロック１５の外面に穿設された開放口１５Ｈに亘って通気経路Ｆ形成されている。また、弁ボディ２１の吸気空間２１Ａから接続管９を介して経路ブロック１５の内部空間に亘って吸気経路として機能する流体経路Ｅが形成されている。この流体経路Ｅは、通気経路Ｆの中間位置に形成された合流空間Ｇで合流しており、この合流空間Ｇにエアーフィルタ１７（流体フィルタの一例）が備えられている。
【００５８】
特に、経路ブロック１５の内部空間のうち縦壁１５Ｆに取り囲まれる空間によってエアーフィルタ１７が備えられるフィルタ空間が形成され、このフィルタ空間を取り囲むドーナツ状となる空洞型のサイレンサ１８が形成され、このサイレンサ１８を構成するサイレンサ空間とフィルタ空間とを併せて合流空間Ｇが形成されている。尚、フィルタ空間は、通気経路Ｆのうち合流空間Ｇの外部空間側（フィルタ空間より開放口１５Ｈに近い側）の経路中に形成されている。サイレンサ１８を構成するサイレンサ空間と、フィルタ空間とは、閉塞部材７の外壁と経路ブロック１５の内壁との間に形成されている。フィルタ空間には閉塞部材７の外壁と経路ブロック１５の内壁とに密接する状態でエアーフィルタ１７が備えられている。このエアーフィルタ１７は除塵性能を有する羊毛フェルトや、紙材、ウレタンフォーム等が使用される。
【００５９】
尚、経路ブロック１５は、第１実施形態と同様に、流体経路Ｅと通気経路Ｆと合流空間Ｇとを構成する内部空間を有すると共に、エアーフィルタ１７による除塵、除湿を実現し、サイレンサ１８による消音を実現する。また、経路ブロック１５の底壁１５Ａが傾斜姿勢で形成されているため、内部で発生した水滴や、エアーフィルタ１７で除去された水を底壁１５Ａの上面に傾斜に沿って開放口１５Ｈの方向に流し、開放口１５Ｈから外部に排出する。
【００６０】
また、ピストン２の外面の全周に形成された環状溝に対してピストンリング３０が嵌め込まれている。図面には詳細を示していないが、このピストンリング３０は複数のリングを内方から外方に重ね合わせた構成を有しており、最も外周のリングには４フッ化エチレン樹脂が用いられている。ピストン２の外周にはピストンガイドブッシュ３１が嵌め込まれ、シリンダ１の内周面にはピストンリング３０とピストンガイドブッシュ３１とが接触し、ピストン２の両端の外周がシリンダ１の内周面に接触しないように構成されている。
【００６１】
〔第２実施形態の作動形態〕
このような構成のため、ピストン２が吸気方向に作動する場合には、吸気弁２２が開放することにより、外部空間の空気が開放口１５Ｈから吸引され、エアーフィルタ１７で濾過された状態で流体経路Ｅ（吸気経路）から加減圧室Ａに供給される。この吸気が行われる場合には、駆動室Ｂの圧力が上昇するため、駆動室Ｂの空気が通気経路Ｆに送り出され、この空気の一部が合流空間Ｇ（フィルタ空間とサイレンサ空間）で合流した状態で流体経路Ｅに送られる。つまり、ピストン２が吸気方向に作動した場合には、外部の空気と駆動室Ｂから送り出された空気とが合流空間Ｇで合流し、加減圧室Ａに供給されるのである。
【００６２】
また、ピストン２が排気方向（圧縮方向）に作動する際には、排気弁２３が開放して加減圧室Ａからの空気がチューブ２５に送り出される。これと同時に、駆動室Ｂが負圧になるため、外部の空気が開放口１５Ｈから通気経路Ｆに送られ駆動室Ｂに吸引されると共に、流体経路Ｅの空気の一部が合流空間Ｇに合流する形態で吸引される。つまり、ピストン２が排気方向に作動する際には、流体経路Ｅは加減圧室Ａと連通しない状態にあるが、駆動室Ｂが負圧に達した場合にはチャンバーと同様に空気を送り出すことが可能となり、外部空間から吸引される空気量を低減できる。また、外部の空気が駆動室Ｂに吸引される空気はフィルタ空間のエアーフィルタ１７を必ず濾過されるため、塵埃や湿気（水分）がエアーフィルタ１７で除去され駆動室Ｂに浸入することがない。
【００６３】
更に、ピストン２の作動時において、ピストン２が吸気方向に作動する場合には、駆動室Ｂの空気を送り出し、ピストン２が排気方向に作動する場合には、駆動室Ｂに対して空気を吸入するため、この駆動室Ｂの圧力変動の幅を小さくして電動モータ４の駆動トルクを安定させる。また、電動モータ４を一定の負荷で駆動することにより電動モータ４に供給される電力を変動させず電動モータ４の耐久性が向上する。ピストン２の往復作動時には流体経路Ｅと通気経路Ｆとの空気が間歇的に流れ、圧力変動に伴い騒音を発生させるが、サイレンサ１８が騒音を抑制する。
【産業上の利用可能性】
【００６４】
本発明は、シリンダの内部でピストンが作動する構成の流体ポンプ全般に利用することができる。
【符号の説明】
【００６５】
１            シリンダ
２            ピストン
１５          経路ブロック
１５Ａ        底壁
１５Ｆ        縦壁
１５Ｈ        開放口
１５Ｌ        筒状体
１７          流体フィルタ（エアーフィルタ）
２１Ａ        制御空間・給排空間（吸気空間）
２１Ｂ        給排空間・制御空間（排気空間）
２２          吸気弁
２３          排気弁
Ａ            加減圧室
Ｂ            駆動室
Ｅ            流体経路（排気経路・吸気経路）
Ｆ            通気経路
Ｇ            合流空間
Ｖ            弁ユニット
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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